用于金属氢化物化学氢压缩的储氢合金的研究

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1、祈江大学硕士学位论文摘要本文在全面综述国内外有关金属氧化物压缩机及化学热压缩储氢材料研究进展的基础上，确定了咀A氏型混合稀土系、．4LB2型1i基、AB型TiFe基合金三类典型储氢台金为研究对象，以多元合金元素和A侧过化学计量及B侧添加微量元素为主要技术线路，设计了M叫I啦，】Ⅶ，水K嘞Nb)M一(M=Mn、AI)、啊I—∞舳n如Mm懈e、Ni、Cu、ⅥIe)和两lFc+5wt．％M(M=Mg、Ca,加1合金系列。系统研究了这些合金的晶体结构、储氢性能以及压缩特性。研制出若干具有良好储氢性能的金属氢化物压缩材料。XRD衍射分析

2、表明，AB灿l】(1。，舢，釉。如№mm=№、邶合金系列具有相同的晶体结构，都为CaCu5型六方晶体，没有第二相产生。不同稀土元素爱其吉量对合金晶体结构参数有明显影响。眦组分比增加，晶胞参数c／a随之增加，并目呈线性变化。M1、Ca．Cu部分替代Mm，B侧少量的Al、a替代，明显改善MmNi5合金的活化和滞后特性。Mmo曲／Uo．ICao_2Cuo．1N州mo．4AIo．1z砸仿合金与Mrn0舢05Can2c№lN函姗如·Ablzrn惦合金的滞后因子巩分别为0．2和0．16，远远小于MmNI$的滞后因子1．8l。h血魂跚nlc

3、砘2c魄1Ntj^缸o4Ah面m台金具有良好的储氢特性和压缩特性。其活化无需孕育期，经3-5次吸放氢循环即可被完全活化。氢化物生成焓厶酽=3l，5№1H2，室温吸氢平台压力砌爿．73MPa，储氢容量Cmax=142ml／g。采用其作为压缩材制作单管压缩器，其放氢温度为100℃时，放氢平衡压力达到18MPa)反应温度为160℃时，氢压可达到40MPa．对AB2型Ⅲl+√Crl2M008，M]O仁Fe、Ni、VFe、Cu．、，)系列合金的相结构研究表明，合金主相仍为c1叼咆划【mⅨ相。对面I-Q≥，Mny系列舍金的研究主要是利用A

4、侧Ⅱ过化学计量和Mn对口的部分替代以探索台金的储氢性能瑟压缩特性的变化。在Til册l小n轴系列合金中，随着A侧Ti含量的增加，合金的活化性能得到了很大的改善，平台压力降低，滞后明显减小。在ml。#r2舢～，系合金系列中，Q含量的增加，吸放氢平台压力明显升高，潲恬减小。研究表明1lltCrk?+M-瑚,+表现出综合性能，其在25℃吸氢量为197mt]g，放氢量为t73ml／g，增压至40MPa仅需加热到131"(2。在此基础E三元合金研究的基础已通过R、Ni、VFe、Cu、V过渡元素的替代对合金进行进—步优化。所有上述合金元素对

5、Mn的部分，均使合金的吸放氢量明显增加。1i∞抵F％合金与"illlcn2M1105c吣合金的吸氢湿分别达到215ml／g、219ml／g，放氢率也都达到90％以上。当放氢温度为100"C时，其放氢平衡压浙江大学硕士学位论文力分别为31．1Mpa、26．1MPa。当放氢压力要达到40MPa时，放氢温度分别为112"C和119℃。对AB型合金，开展了TiuF时Swt．％M@乒Mg、Ca、M1)系列的研，结果表明，对11过量和添加Ca、Mg、或Ml等吸氢元素的AB型合金，其主相仍为Tff'e相。与1illFe合金相比，ⅢllFe+

6、5吼％h丑台金相结构没有太大变化，基本上呈单一的1j]Fe相。但面IlFe+5wt．％Mg台金和"1]tlFe+5wt．％C_,a合金出现少量的第二相TiFe2相。添加元素Mg、Ca、M1明显改菩了合金的活化性能。在室温下无需任何活化处理，经3-5次吸放循环既能完全活化。同时合金平台压力降低，滞幅因子以及斜率因子减小。'IiliFe+5wt％Ml合金具有最好综合储氢特性，吸氢量达到185mgg，嫩氢；2脏为100"C时，台金的放氢平衡压力达到9．10MPa，压缩比为6,8。当温度达到172℃时，放氢平衡压力可达40MPa。关髓

7、词：AB5型储氢合金，AB2型储氢合金，AB型储氢合金，储氢性能，晶体结构、氢压缩本课题承国家高技术研究发展计划基金(20配AA51S02,0)资助Ⅱ浙江大学硕士学位论文ABSnUCTInthisthesis,basedonac口咖唧：dlen壶，ereviewoftheR&D∞metalhyd,-idehydrogen∞脚班罄s盯andthehydrogensttol'agematerialsforhrdme,％00n】弘嘲Ⅱ1I糖typical白[11】di鹤of坶血ogmstora薛alloys，namely,ABsty

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